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Einleitung: Zinkoxid-Nanopartikel (ZnO-NP) finden Anwendung in Konsumprodukten und industriellen Prozessen. Teils werden in der Literatur zytotoxische Effekte von ZnO-NP beschrieben, die molekularen Mechanismen dieser Schädigung sind hierbei weitgehend unbekannt. Ziel der vorliegenden Studie ist die Charakterisierung möglicher Apoptosemechanismen durch ZnO-NP in humanen Zellen.

Methoden: Die Plattenepithelkarzinom-Zelllinie FaDu wurde für Zeiträume zwischen einer und 24 Stunden mit ZnO-NP in Konzentrationen von 1–20 μg/ml inkubiert. Die Zellvitalität wurde mit dem MTT-Assay gemessen, die Apoptose mit der Annexin-V Propidiumiodid Durchflusszytometrie dargestellt. Die Aktivierung von Caspasen wurde mit der PCR gemessen, zur Untersuchung oxidativer DNA-Schäden diente der fpg-modifizierte Comet Assay

Ergebnisse: Im MTT Test zeigte sich eine dosisabhängige Abnahme der Zellvitalität ab einer ZnO-NP Konzentration von 5 µg/ml nach 24-stündiger Exposition. Die Durchflusszytometrie ergab nach 12 stündiger Exposition eine Zunahme apoptotischer Zellen ab 8 μg/ml. Die zeitabhängige Untersuchung zeigte erste Apoptosen frühestens 12 Stunden mit steigender Tendenz nach 24 Stunden. Eine Aktivierung von Caspase 3 und 9 erfolgte bereits in den ersten Stunden. Im Comet Assay konnte nachgewiesen werden, dass DNA Schäden durch oxidativen Stress getriggert werden.

Diskussion: Eine exakte chronologische Charakterisierung der ZnO-NP-assoziierten Zytotoxizität ist notwendig, um die teils widersprüchlichen Daten in der Literatur zum entsprechenden Risikoprofil zu klären. Die nachgewiesene Rolle von oxidativem Stress, der erst durch die Bildung von Sauerstoffradikalen DNA Schäden hervorruft, kann ein Erklärungsmodell für die zeitliche Verzögerung toxischer Effekte nach Expositionsbeginn sein.

Der Erstautor gibt keinen Interessenkonflikt an.